马铃薯微型薯气雾培营养液研究综述

气雾栽培法是解决根系水气矛盾最好的一种栽培形式,营养液是气雾栽培的核心。已知的营养液配方多是以MS营养液为基础、改变营养液中N,P,K的比例而形成的。叶面营养、营养液浓度梯度等问题也同时影响马铃薯微型薯的生长和产量。为此,对马铃薯气微型薯雾培营养液的研究现状进行了概括分析,并总结出有待解决的问题,对气雾培马铃薯微型薯的进一步研究起到了一定的指导作用。     

人工光型层架式气雾培工厂建设及应用

植物工厂是室内农业研究之重点,多采用水培方式结合层架补光栽培,以气雾栽培模式为主导。该文结合简易的环境调控与补光,提出一种植物工厂,具有投资成本低、耗能少且实用的优点,为室内农业的都市化发展提供技术支撑。     

气雾培供铁浓度对微型种薯光合作用与产量的影响

在不同供铁水平气雾栽培实验条件下,测试了微型种薯相关生理指标,分析了营养液中不同铁离子浓度对微型种薯的相关生理指标的影响,以期探求合理供铁量以提高微型种薯的品质和产量.结果表明:铁素缺乏与过量都会抑制叶绿素a和b的合成,一定程度上减少蛋白质含量,抑制光合作用,使光合产物的积累减少,供铁不当会降低微型种薯的品质和产量,提出了在温室环境下气雾培法生产马铃薯微型种薯的营养液中适宜铁离子浓度.     

可控微环境气雾立体栽培监测监控系统设计与实现

针对目前南、北极地以及边防哨所等恶劣环境新鲜蔬菜供应困难问题,设计了一套新型气雾立体栽培装置,开发出基于STC15F60S2单片机的成套监控系统,并利用模糊控制算法,实现对微环境下温湿度参数的解耦控制。利用LABVIEW编程软件设计人机交互界面,实现对温度、湿度、光照强度、CO2浓度,以及营养液p H值等参数的实时采集、显示及辅助设备的控制,并提供历史数据查询功能,为气雾立体栽培技术提供数据参考。该系统经过调试和运行,结果表明:该系统控制精度高、可靠性强、运行稳定,且充分发挥出了气雾立体栽培的优势,达到了病虫害发病率低、高产、高效等目的,在恶劣环境下,为蔬菜提供了良好的生长环境。     

生菜气雾化栽培营养液供给控制系统研究

为了实现生菜气雾化栽培营养液供给的自动监测与智能控制,探究了基于植物工厂及模糊控制的营养液加液调节及喷雾控制方法和系统.在营养液调节控制中,根据pH和电导率EC检测值,结合加液实验结果、模糊控制和基于PLC的现场和远程集成控制,通过控制加液电磁阀实现HCl溶液、NaOH溶液、母液和NaCl溶液加入量的控制,从而控制营养...     

基于生态位适宜度模型和TOPSIS模型的间作模式评价

基于生态位适宜度模型对生菜与小白菜、樱桃萝卜、豌豆苗和香菜间作4种模式下作物对生境条件的适宜程度进行了初步评价,并采用TOPSIS模型对评价结果进行优选,以揭示生菜各间作模式中的最优模式。结果表明:模式1、模式2和模式3的生态位适宜度值较高且较接近,其生境环境较能满足作物的需求,其中,生菜和樱桃萝卜的间作模式与理想方案的相对接近程度最大,即生菜与樱桃萝卜的间作模式为4种模式中最优间作模式。采用生态位适宜度模型和TOPSIS模型对间作模式进行优选的结果与实际栽培效果一致,通过限制因子分析确定生菜和樱桃萝卜间作模式的限制因子为营养液中钾元素含量。     

小麦间作向日葵耗水量与优化灌溉制度研究

小麦间作向日葵是一种典型的河套灌区种植模式,研究运用WIN ISAREG模型确定了参考作物蒸发蒸腾量,结合立体种植特征,采用综合作物系数法确定小麦间作向日葵全生育期作物耗水量。同时通过实际处理结果对模型参数进行率定与验证,最终对小麦间作向日葵实际灌溉制度进行准确的评价并进行不同方案的优化,得到试验区如配有井灌等条件,优选灌溉方案为土壤含水率下降至适宜含水率70%时实施灌溉,灌水量为补充根系层水量至田间持水量85%所需水量;若灌水水源仅为黄河水,则优选灌溉方案为整个生育期灌5水,灌水量为达到根系层中总有效水量的80%。     

生菜精量播种方法研究与装备开发

设施园艺作为设施农业中重要组成部分,以种植蔬菜、水果、花卉为主。其中,蔬菜种植首要步骤是育苗,育苗的关键环节是播种,播种质量的好坏将直接影响作物产量。虽然市场上有多种精量播种设备,但是对种子形状有着较为严格的要求,限制播种设备在中国的推广。因此,以蔬菜中具有代表性的生菜作为研究对象,通过对生菜种子无规则形状、粒径微小、重量轻等特点的研究,在现有技术的基础上设计一种更加适用于生菜种子特点的裸种精量播种装备,并通过Fluent仿真软件对播种装置的关键部件进行了设计,经过后期试验,通过以漏播率与重播率作为试验指标,得到播种成功率达到90%以上,满足生菜精量播种的要求。本装备补充和完善精量播种领域存在的不足,为设施园艺的未来发展提供更多的技术支撑与方法。     

基于ISAREG模型的小麦间作玉米优化灌溉制度研究

以内蒙古河套灌区农业综合节水示范区小麦间作玉米实测资料为基础,运用Penman-Monteith法确定了参考作物蒸发蒸腾量。考虑间作条件的立体种植特征,确定了小麦间作玉米的综合作物系数。同时利用ISAREG模型对小麦间作玉米灌溉制度进行了评价,得到连续中旱处理关键生育期97mm处理在全生育期深层渗漏量为2.67%,灌水效率为99.42%,产量下降11.50%,较其他7个处理合理。根据作物在不同时期作物需水强度运用ISAREG模型模拟优化灌溉制度,获得适合当地的优选灌溉制度,即全生育期灌水5次,灌水时间分别为5月10日、5月24日、6月17日、7月10日、7月30日,灌水定额分别为75、80、90、90、80mm,为灌区节水优化管理提供了技术支持。     

风沙区矮秆高粱与耐阴花生间作高产高效技术研究

间作是防止土壤风蚀的有效措施之一。风沙区采用矮秆高粱品种辽杂19与耐阴花生品系S60,P12分别进行2∶10和2∶20形式间作,结果表明：间作下靠近高粱行的花生,叶片净光合速率、根茎叶干质量、产量及产量性状等都受到不同程度的影响。品系S60花生有2行受到影响,而P12有3行受到影响,说明品系S60花生更适合间作。高粱与花生以2∶20和2∶10形式间作,土地当量比都大于1;2∶20间作与单作花生在经济效益方面无显著差异,但明显大于2∶10。综上,矮秆高粱辽杂19与耐阴花生品系S60以2∶20形式间作,是风沙区一种较好的作物组合和品种搭配的种植形式。     

水培生菜整株低损收获装置设计与试验

为解决水培生菜收获品质低、人工收获劳动力成本高等问题,设计了一种整株低损收获装置。通过夹持杆对菜叶的低损聚拢、割刀对生菜茎部的精准切割,实现单株水培生菜的整株低损收获。设计了各关键部件结构参数,分析了影响菜叶损伤的因素,利用图像处理方法测量了菜叶损伤面积;采用正交试验,研究了聚拢速度、聚拢角、聚拢高度、压菜速度对菜叶损伤面积的影响;通过力学分析和高速摄影,分析了聚拢角、聚拢高度对菜叶损伤面积的影响。正交试验结果显示:试验因素的显著性主次顺序为聚拢角、聚拢高度、压菜速度、聚拢速度;最优组合参数为聚拢速度100 mm/s、聚拢角15°、聚拢高度70 mm、压菜速度100 mm/s。验证试验表明:最优组合下生菜均为整株收获,菜叶损伤面积平均值为432 mm2,损伤程度平均值为0. 13%,优化效果明显。     

水培生菜低损柔性采收装置设计与试验

植物工厂水培生菜采收过程中易损伤菜叶,为提升采收质量,结合水培生菜农艺特征,设计了一款水培生菜低损柔性采收装置。利用图像处理检测水培生菜轮廓外切矩形,获取生菜株高及菜叶展开尺寸,进而通过柔性手指对菜叶的低损抓取、切割器对生菜茎的一次切除,实现水培生菜低损柔性采收。分析确定了柔性抓取机构、切茎机构、控制系统等关键部件的作业流程及结构参数。利用响应曲面试验方法,优化了柔性手指抓取高度比、抓取圆周比、柔性手指弯曲角的参数组合。试验结果表明,各因素影响采收成功率的显著性顺序为柔性手指弯曲角、抓取圆周比、抓取高度比,各因素对菜叶损伤面积的影响均极显著。利用二次拟合方程求得最优参数组合为抓取高度比0.55、抓取圆周比0.76、柔性手指弯曲角39.7°。对最优参数组合进行试验验证,结果表明,菜叶损伤面积为186mm2,采收成功率为96%,实现了水培生菜低损柔性采收。     

异常水培生菜自动分选系统设计与试验

为解决水培生菜包装前分选机械化程度低、分选任务重的问题,结合深度学习方法设计了一种异常水培生菜自动分选系统。该系统由信息感知、信息处理以及分选动作执行3个子系统组成。根据水培生菜异常叶片与正常叶片间差异性进行水培生菜分类,采用从下向上的三摄像头配合拍摄方式进行图像信息感知,并基于语义分割DeepLabV3+深度学习网络实现水培生菜图像信息实时处理,其处理性能为：平均联合交并比达83.26%,像素精度为99.24%,单幅图像处理时间为(193.4±4) ms。为便于实现异常水培生菜分选,基于水培生菜的表型及采收模式,设计了一种托架式异常水培生菜分选执行子系统,并以横向支撑杆角度、纵向支撑杆角度和步进电机转速为试验因素,以分选动作执行子系统的分选成功率为评价指标,设计二次正交旋转组合试验。建立了各因素与指标间回归数学模型,运用Design-Expert软件的多目标优化算法进行参数优化。获得参数最优组合为：横向支撑杆角度146°、纵向支撑角度150°、步进电机转速11 r/min。依据参数最优组合进行性能试验,得到分选动作执行子系统的分选成功率为98%,异常水培生菜自动分选系统的分选成功率为...     

水培生菜自动纵向包装装置设计与试验

为提升设施园艺中水培生菜生产全程机械化水平,设计了收获后生菜自动纵向包装装置,包括导向装盒机构、切膜与封膜机构等。利用聚拢气缸和压菜气缸执行生菜纵向装盒,同时利用导向环保证装盒过程中生菜偏移、翻转等位姿要求;通过柔性毛刷对薄膜的梳刷作用及薄膜自粘性使其贴于包装盒,完成包装盒封膜。根据生菜挤压试验、力学分析、理论计算,分别确定了包装盒尺寸、导向装盒机构参数、切膜与封膜机构参数。基于高速摄像,提出了生菜水平偏移、姿态角量化方法;通过生菜装盒位姿特性试验,研究了导向环对装盒过程生菜位姿特性的影响。研制了自动包装样机,利用正交试验优化了切膜作业参数并进行了试验验证。生菜装盒位姿特性试验结果显示:生菜入盒时有导向环水平偏移平均值、姿态角平均值分别为5. 8 mm、17. 9°,相较无导向环时分别减小75. 0%、74. 2%,导向环保证了生菜纵向装盒成功率。正交试验结果显示:切膜作业参数最优组合为薄膜纵向切刀与薄膜夹角30°、拉膜辊拉膜速度300 mm/s、薄膜横向切刀速度500 mm/s。最优参数组合下,包装成功率为96%,样机单次包装用时10. 5 s,比人工缩短58%。     

基于遗传算法的小麦套玉米节水型优化灌溉制度研究

以2009年内蒙古河套灌区春小麦套种玉米田间实测资料为基础,分别应用水量平衡原理与作物系数法得到套种作物生育各生育阶段实际腾发量;然后以作物-水模型为基本原理,采用多元线性回归方法对套种作物不同生育阶段水分敏感指标进行求解,其变化规律为：拔节-抽穗＞分蘖-拔节＞喇叭口-灌浆(玉米)＞抽穗-灌浆(小麦)＞苗期-分蘖,最后应用基于实数编码的遗传算法对小麦套玉米作物灌溉制度进行优化,结果表明,作物生育期内适宜的灌水量为450mm。     

基于卷积神经网络的生菜多光谱图像分割与配准

针对多光谱图像中由于多镜头多光谱相机各通道之间存在的偏差以及传统分割方法的不适用,图像分析处理过程往往会出现无法自动化分割或分割精度较低的问题,提出采用基于相位相关算法和基于UNet的语义分割模型对田间生菜多光谱图像进行各个通道的精确配准并实现前景分割。使用Canny算法对多光谱各通道图像进行边缘提取,进而使用相位相关算法对多光谱各通道图像进行配准,单幅图像平均处理时间0.92s,配准精度达到99%,满足后续图像分割所需精度;以VGG16作为主干特征提取网络,直接采用两倍上采样,使最终输出图像和输入图像高宽相等,构建优化的UNet模型。实验结果表明：本文所提出的图像配准和图像分割网络,分割像素准确率达到99.19%,平均IoU可以达到94.98%,能够很好地对生菜多光谱图像进行前景分割,可以为后续研究作物精准表型的光谱分析提供参考。     

玉米大豆不同间作系统光合特性与产量边际效应

为明确内蒙古河套灌区间作模式的边际效应及该区域本土化玉米大豆间作技术模式,在滴灌条件下,设置4种间作技术模式（行比为2∶3、2∶4、4∶3、4∶4（T2∶3、T2∶4、T4∶3、T4∶4））,以玉米大豆单作为对照,对光合特性变化规律、种间竞争力及边际效应进行分析。结果表明,单作与间作玉米叶片叶绿素SPAD及氮质量比总体表现为大喇叭口期达到峰值,之后逐渐下降,进入灌浆期又出现一小高峰,此时,T2∶3模式叶绿素SPAD及氮质量比与单作差异均不显著,大喇叭口期,分别较单作下降0.91%、5.07%,灌浆期,较单作分别提高5.09%、5.17%,且净光合速率均于吐丝期达到峰值,但T2∶3较单作下降缓慢,其它模式的特点是峰值低,出现早（大喇叭口期）,降得快。T2∶3模式与单作大豆叶片叶绿素SPAD和氮质量比均在开花期达到峰值,之后逐渐下降,鼓粒期又出现一小高峰,结荚期与鼓粒期,T2∶3模式SPAD较单作分别提高2.32%、5.11%,氮质量比分别提高2.34%、5.77%,且净光合速率峰值出现晚（鼓粒期）,其它模式峰值出现早,降得快,尤其T2∶4、T4∶3、T4∶4模式的中行更显著。因此,间作群体花后光合功能稳定期长是关键,是发挥间作优势的重要原因。仅T2∶3模式土地当量比大于1,达到1.38,且大豆的相对拥挤系数大于玉米,间作大豆侵占力、竞争比率均大于玉米,T2∶3具有明显的间作优势和竞争力,大豆相对产量增长大于玉米,是竞争优势种。T2∶3模式的玉米、大豆产量最高,分别为9705、2265kg/hm2,占系统产量的81.08%、18.92%。T4∶4模式的玉米产量与叶绿素SPAD、净光合速率具有显著的边际优势,而大豆仅光合速率表现边际优势,T2∶3模式的中行大豆具有光合优势。综上,T2∶3模式是内蒙古河套灌区适宜的间作技术模式。     

针叶豌豆不同间作模式对产量及水分利用效率影响

以平作栽培为对照,研究了河西绿洲灌区垄作沟灌栽培条件下玉米/针叶豌豆、马铃薯/针叶豌豆和油葵/针叶豌豆3种间作模式对作物产量和水分利用效率的影响。结果表明:垄作沟灌栽培5～25cm土层的日均地温较平作提高0.87～0.95℃,随土层加深,土壤增温效果先递增后递减。玉米/针叶豌豆产量和水分利用效率最高,分别为15 795.3kg/hm2和22.94kg/hm2.mm,比马铃薯/针叶豌豆和油葵/针叶豌豆提高9 273.3kg/hm2和8 717.7kg/hm2,水分利用效率分别提高10.55kg/(hm2.mm)和10.87kg/(hm2.mm)。垄作沟灌栽培产量比平作栽培增加1 649.4kg/hm2,水分利用效率提高5.11kg/(hm2.mm)。从增产节水角度来看,玉米/针叶豌豆垄作栽培模式最优、平作栽培模式其次。